1. Introducción a la batería de iones de litio
1.1 Estado de carga (SOC)
El estado de carga se puede definir como el estado de energía eléctrica disponible en la batería, generalmente expresado como un porcentaje.Debido a que la energía eléctrica disponible varía con la corriente de carga y descarga, la temperatura y el fenómeno de envejecimiento, la definición de estado de carga también se divide en dos tipos: Estado de carga absoluto (ASOC) y Estado de carga relativo (RSOC) .
Generalmente, el rango de estado de carga relativo es 0% - 100%, mientras que es 100% cuando la batería está completamente cargada y 0% cuando está completamente descargada.El estado de carga absoluto es un valor de referencia calculado según el valor de capacidad fija diseñado cuando se fabrica la batería.El estado de carga absoluto de una batería nueva completamente cargada es del 100 %;Incluso si la batería antigua está completamente cargada, no puede alcanzar el 100 % en diferentes condiciones de carga y descarga.
La siguiente figura muestra la relación entre el voltaje y la capacidad de la batería a diferentes tasas de descarga.Cuanto mayor sea la tasa de descarga, menor será la capacidad de la batería.Cuando la temperatura es baja, la capacidad de la batería también disminuirá.
Figura 1. Relación entre voltaje y capacidad bajo diferentes tasas de descarga y temperaturas
1.2 Voltaje máximo de carga
El voltaje máximo de carga está relacionado con la composición química y las características de la batería.El voltaje de carga de la batería de litio suele ser de 4,2 V y 4,35 V, y los valores de voltaje de los materiales de cátodo y ánodo variarán.
1.3 Totalmente cargado
Cuando la diferencia entre el voltaje de la batería y el voltaje máximo de carga es inferior a 100 mV y la corriente de carga se reduce a C/10, se puede considerar que la batería está completamente cargada.Las condiciones de carga completa varían según las características de la batería.
La siguiente figura muestra una curva característica típica de carga de una batería de litio.Cuando el voltaje de la batería es igual al voltaje máximo de carga y la corriente de carga se reduce a C/10, se considera que la batería está completamente cargada.
Figura 2. Curva característica de carga de la batería de litio
1.4 Tensión mínima de descarga
La tensión de descarga mínima puede definirse por la tensión de descarga de corte, que suele ser la tensión cuando el estado de carga es 0%.Este valor de voltaje no es un valor fijo, sino que cambia con la carga, la temperatura, el grado de envejecimiento u otros factores.
1.5 Descarga completa
Cuando el voltaje de la batería es menor o igual al voltaje mínimo de descarga, se puede llamar descarga completa.
1.6 Tasa de carga y descarga (C-Rate)
La tasa de carga y descarga es una representación de la corriente de carga y descarga relativa a la capacidad de la batería.Por ejemplo, si usa 1C para descargar durante una hora, lo ideal es que la batería se descargue por completo.Las diferentes tasas de carga y descarga darán como resultado una capacidad utilizable diferente.En general, cuanto mayor sea la tasa de carga y descarga, menor será la capacidad disponible.
1.7 Ciclo de vida
El número de ciclos se refiere al número de cargas y descargas completas de una batería, que se puede estimar por la capacidad de descarga real y la capacidad de diseño.Cuando la capacidad de descarga acumulada sea igual a la capacidad de diseño, el número de ciclos será uno.Generalmente, después de 500 ciclos de carga y descarga, la capacidad de la batería completamente cargada disminuirá en un 10 %~20 %.
Figura 3. Relación entre los tiempos de ciclo y la capacidad de la batería
1.8 Autodescarga
La autodescarga de todas las baterías aumentará con el aumento de la temperatura.La autodescarga no es básicamente un defecto de fabricación, sino las características de la propia batería.Sin embargo, un tratamiento inadecuado en el proceso de fabricación también provocará el aumento de la autodescarga.En general, la tasa de autodescarga se duplicará cuando la temperatura de la batería aumente 10 °C. La capacidad de autodescarga de las baterías de iones de litio es de aproximadamente 1-2 % por mes, mientras que la de varias baterías a base de níquel es de 10- 15% por mes.
Figura 4. Rendimiento de la tasa de autodescarga de la batería de litio a diferentes temperaturas
Hora de publicación: 07-feb-2023